[发明专利]基于模体的目标区域网络拓扑划分方法

权利要求书

1.基于模体的目标区域网络拓扑划分方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、获取目标区域网络拓扑；

步骤2、将目标区域网络拓扑进行汇聚整理，将探测得到的IP级网络拓扑经过别名解析，形成路由器级网络拓扑；

步骤3、对得到的路由器级网络拓扑进行数据预处理：统计路由器级网络拓扑中所有节点的度，将与度较大节点相连的度为1的节点全部挑选出来，用与所述度为1的节点相连的度较大的节点替代度为1的节点；

步骤4、将预处理后的路由器级网络拓扑抽象成一个无权无向的网络拓扑图，在所述网络拓扑图中进行模体的挖掘；

步骤5、选取模体作为初始种子的候选，并进行合并剪枝，确定最终的初始种子集合；

步骤6、基于适应度函数F对初始种子集合进行扩展形成1个以上社团，删除重复的社团，形成不相互重叠的社团结构；

步骤7、基于社团密度对社团进行扩展，确定单一路径上节点的归属社团；

步骤8、分别基于地标和IP地理信息数据库投票的方法，将网络实体与地理位置对应，对划分的社团进行地理位置映射构建。

2.根据权利要求1所述的基于模体的目标区域网络拓扑划分方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤4.1、将预处理后的路由器级网络拓扑抽象成一个无权无向的网络拓扑图，利用子图枚举的方法，在所述网络拓扑图中进行子图搜索，统计出各种子图出现的次数；

步骤4.2、根据步骤4.1中所述网络拓扑图，构建出多个与步骤4.1中所述网络拓扑图在整体统计特性相同的随机网络拓扑图；

步骤4.3、在构建的随机网络拓扑图上进行子图搜索，统计出各种子图出现的次数；

步骤4.4、对比相同子图在步骤4.1中所述网络拓扑图与在步骤4.3中所述随机网络拓扑图中出现的频次，将Z-score2且P-value0.01的子图认定为目标区域网络的模体。

3.根据权利要求1所述的基于模体的目标区域网络拓扑划分方法，其特征在于，所述步骤5包括：

步骤5.1、选定大小为4的模体作为初始种子的候选；

步骤5.2、将共享2个公共节点的模体合并为一个初始种子，将只共享1个公共节点的模体作为两个初始种子之间的桥节点。

4.根据权利要求1所述的基于模体的目标区域网络拓扑划分方法，其特征在于，所述步骤6包括：

步骤6.1、基于适应度函数F对初始种子集合进行扩展，对于与社团S相邻的每个节点v，分别计算社团S加入节点v后的适应度，然后将加入节点v后的适应度函数值与加入之前的适应度函数值做对比，判断向社团S中添加节点v是否会增加社团S的适应度，从而决定是否将节点v加入社团S，如果会增加社团S的适应度，则将节点v加入社团S，如果不会增加社团S的适应度，则不将节点v加入社团S；

步骤6.2、重复执行步骤6.1，直到社团S的邻居节点中不存在可以增加社团S的适应度的节点，终止并返回最终的社团S；

步骤6.3、删除重复的社团，形成不相互重叠的社团结构。

5.根据权利要求4所述的基于模体的目标区域网络拓扑划分方法，其特征在于，所述步骤7包括：

所述社团密度的计算公式为：

其中M表示社团S内部的边数，N表示加入节点v后社团S内部的节点数；

按照与社团S连接的顺序，依次将与社团S相连的单一路径上的度为1的节点加入到S中，计算节点的f_d^v值，将f_d^v值大于阈值α的节点加入到社团S中，得到最终的拓扑划分结果。

6.根据权利要求1所述的基于模体的目标区域网络拓扑划分方法，其特征在于，所述步骤8包括：

步骤8.1、执行网络拓扑测量时，将地理位置已知的地标作为探测的目标节点；

步骤8.2、基于IP地理信息数据库的映射构建方法，采用投票机制确定社团位置：通过在已知的IP地理信息数据库中查找每个社团内部节点的位置信息，每个节点根据自身的位置信息对该社团所处位置进行投票，将社团内多数节点一致的位置作为社团的地理位置，构建社团内各节点与地理位置的映射关系。